Presse hydraulique à emboutir et procédé de mise en action de la presse
Pour obtenir une plus grande production dans la fabrication en série par emboutissage d'objets en général, on a réalisé depuis quelque temps un premier pas en employant des presses-revolver.
Dans ces presses, la course du poinçon s'effectue à peu près de la même manière que celle des poussoirs de soupapes de distribution dans les moteurs à combustion interne, avec la différence que, dans le cas des presses tournantes, le profil de la came utilisée dans les moteurs est reporté sur la périphérie d'un cercle de diamètre égal à celui parcouru par les pistons actionnant les poinçons. Ce dispositif rend la cadence de l'emboutissage dépendante de la rotation de la colonne de la presse-revolver et n'est pas susceptible de varier suivant les différentes gammes d'opérations des travaux à effectuer. Cependant, ces presses-revolver ne sont utilisables que pour des travaux peu précis de produits toujours égaux comme, par exemple, pour la fabrication de briquettes en charbon fossile et matières analogues.
Le présent brevet comprend une presse hydraulique à emboutir, commandée selon une gamme d'opérations, pour l'emboutissage d'articles en matière thermoplastique, comportant un dispositif d'emboutissage et un poinçon, caractérisée par le fait qu'elle comprend un dispositif de commande à distance des différents éléments du dispositif d'emboutissage, un circuit électrique de chauffage de la pièce à emboutir et un circuit d'air de refroidissement de l'article embouti, ledit dispositif de commande et les circuits de chauffage et de refroidissement étant actionnés à distance au moyen d'un dispositif à réglage préalable selon la gamme d'opérations.
Le brevet comprend également un procédé de mise en action de la presse, caractérisé par le fait qu'après avoir chauffé une pièce à emboutir et l'avoir placée sous un disque de pliage portant le poinçon, on fait descendre rapidement ledit disque avec le poinçon jusqu'à leur contact avec ladite pièce, puis on fait descendre lentement le poinçon et un éjecteur, le circuit électrique de chauffage ayant, entretemps, porté le bord de pliage de la pièce à une température suffisante pour permettre la formation d'angles vifs, on fait ensuite descendre le disque de pliage jusqu'à une contre-matrice, opération destinée à former le bord de la pièce à emboutir, le courant du circuit électrique de chauffage étant coupé, puis on fait remonter rapidement le disque de pliage, la contre-matrice, refroidie par de l'air comprimé, restant bloquée, la pièce emboutie,
en se détachant des parois du poinçon et de la matrice, étant enfin chassée par un éjecteur qui monte rapidement, le poinçon et le disque reprenant leur position initiale respective et l'air de refroidissement étant maintenu en circulation.
Le dessin schématique annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de la presse objet d'une des inventions.
La fig. 1 est une coupe longitudinale de la presse constituant la première forme d'exécution.
La fig. 2 représente les différentes phases, de a à f, du procédé pour la mise en action de la presse représentée en fig. 1.
Les fig. 3 à 7 représentent un dispositif de commande des circuits électriques, dont la fig. 3 est une vue en élévation, la fig. 4, une vue latérale, la fig. 5, une vue de détail du loquet oscillant représenté à la fig. 4, la fig. 6, une vue en élévation d'un levier, et la fig. 7, une vue en plan de la fig. 6.
La fig. 8 est une vue longitudinale, partiellement en coupe, de la seconde forme d'exécution.
Les fig. 9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e et 9f sont des vues en élévation de différentes formes de récipients dont les bords présentent des profils variés.
La fig. 10 est une coupe longitudinale d'une variante de la deuxième forme d'exécution destinée à l'emboutissage de récipients en forme de bouteilles.
La presse, dans la première forme d'exécution, comprend une tige 1 (fig. 1), fixée à un poinçon 2, à l'intérieur duquel circule de l'air de refroidissement, selon les flèches 2a indiquées, cet air étant amené par un conduit 2b. Une couronne de ressorts 2e, entourant le poinçon 2, est logée dans une douille 2c, recouverte par un couvercle 2d.
Des pistons latéraux 3 actionnent un disque de pliage 6 des bords du récipient à emboutir. Une contre-matrice 7, en forme de disque, au centre de laquelle est placé un éjecteur 4, est actionnée par des pistons 5 d'entraînement. Au centre du disque 6 est placée une virole 6a de formation du bord plié du récipient, coulissant en direction du poinçon 2 et du disque de pliage 6. Au voisinage de sa périphérie, le disque 6 comporte des vis micrométriques 6b, destinées à régler la distance minimum entre le disque de pliage 6 et la contre-matrice 7. Une résistance électrique 6c est incorporée dans le disque de pliage 6 et une deuxième résistance électrique 7a est incorporée dans la contre-matnce 7.
En outre, une matrice mobile 8, susceptible de se déplacer dans la contre-matrice 7, est fixée à un disque porte- matrice 8a qui sert également à guider lesdits pistons 5.
Les phases successives d'emboutissage, sans solution de continuité, dont les positions a, b, c, d, e, f, sont représentées à la fig. 2 sont les suivantes:
a) Une pièce à emboutir, dénommée par la suite
platine P, par exemple une plaque circulaire
en matière thermoplastique, préalablement
chauffée, est placée sous le disque de pliage
6, le disque 6 et la contre-matrice 7 de la
presse étant écartés l'un de l'autre.
b) Le disque 6 et le poinçon 2 descendent rapi
dement jusqu'à leur contact avec la platine P.
Les résistances électriques 6c et 7a sont mises
en circuit et les vis micrométriques 6b sont
réglées pour assurer le glissement de la platine
entre le disque 6 et la contre-matrice 7 durant
l'opération suivante, dans les meilleures con
ditions possibles.
c) Emboutissage: Le poinçon 2 et l'éjecteur 4
descendent ensemble lentement jusqu'à une
profondeur réglée à l'avance, les résistances
de chauffage ayant, entre temps, porté le
bord de pliage de la platine P à une tempé
rature suffisante pour permettre la formation
des angles vifs dans l'opération suivante, sans
produire d'arrachement ou de craquelures du
matériau thermoplastique.
d) Formation du bord:
Le disque de pliage 6 et
la contre-matrice 7 descendent par rapport à
la matrice 8 qui reste immobile et, en même
temps, une pression vers le bas est exercée
sur le disque de pliage 6 par le couvercle 2d
et la couronne de ressorts 2e. Sous l'effet de
cette pression, la virole 6a glisse vers le bas
et vient en contact avec la partie horizontale
du bord de la platine, ce qui a pour effet de
forcer ce bord à prendre une forme en U,
repliée à angles vifs. Dans cette phase d'opé
ration, le courant électrique des résistances
6c et 7a est coupé.
e) Refroidissement: Le disque de pliage 6 monte
rapidement, entraînant la virole 6a de forma
tion du bord, la contre-matrice 7 restant bloi
quée.
En même temps, le poinçon 2 est re
froidi depuis l'intérieur par de l'air comprimé
amené par le conduit 2b, et de l'extérieur
par de l'air comprimé, soufflé par des buses,
non représentées au dessin, disposées autour
du disque porte-matrice 8a, cet air extérieur
refroidissant également la contre-matrice 7
et la matrice 8. I1 s'ensuit que la pièce P',
en forme de récipient, provenant de la pla
tine P, se détache des parois de ces organes.
f) Ejection: Le poinçon 2 et le disque 6 repren
nent rapidement leur position initiale respec
tive et, l'air de refroidissement étant toujours
en circulation, le récipient P' est chassé de
la matrice 8 par l'éjecteur 4 qui monte rapi
dement.
Alors que dans une presse fixe, simple, l'unique ensemble d'emboutissage exécute successivement les opérations ci-dessus, dans la presse-revolver, les différentes presses élémentaires, disposées sur un cercle, tournent autour d'un axe vertical commun, passant de façon continue du début à la fin d'une rotation, de la phase a à la phase f.
Les éléments mobiles du dispositif d'emboutissage doivent être commandés séparément en tenant compte du genre de presse auquel ils sont adaptés, soit à une presse fixe, soit à une presse-revolver.
A titre d'exemple, le dispositif de commande électrique, établi d'avance selon la gamme d'opérations à exécuter, comprend un ruban souple, de préférence en chlorure de polyvinyle, se déroulant, à la manière d'une courroie de transmission, sur deux rouleaux actionnés par le moteur faisant tourner la presse. Les différents circuits électriques de la commande à distance se ferment sur des brosses à balais de frottement, une fente, découpée dans le ruban et orientée en direction de son déplacement, correspondant à chacune desdites brosses. D'autre part, à chacune desdites fentes correspond une bague métallique, encastrée coaxialement dans l'un des deux rouleaux.
Etant donné que la succession et la durée des intervalles de fermeture et d'ouverture des différents circuits varient suivant le type de récipient à emboutir, il est nécessaire qu'à chaque gamme d'opérations corresponde un ruban approprié dont les fentes qui actionnent la fermeture du contact entre les brosses de frottement et les bagues soient découpées en tenant compte de la succession et de la durée desdits intervalles nécessaires, de fermeture et d'ouverture des circuits.
Les contacts peuvent également être exécutés au moyen de cellules photo-électriques, en lieu et place des brosses, de façon à éliminer l'usure du ruban des gammes d'opérations.
Les impulsions transmises aux circuits électriques exécutent à travers des relais les opérations suivantes: les courses ascendante et descendante du poin çon 2, du disque de pliage 6, de la contre-matrice 7 et de l'éjecteur 4, le soulèvement de la platine P préalablement chauffée, la mise en place de la platine sur la contre-matrice, le déplacement du récipient terminé sur un ruban sans fin de transport au magasin de stockage, la mise en route et Arrêt du préchauffage des disques de pliage et de la contrematrice et enfin, l'ouverture et la fermeture de l'air de refroidissement intérieur et extérieur du poinçon.
Comme déjà exposé, le dispositif, réglé d'avance, transmet les impulsions aux relais d'aotionnement des distributeurs de pression hydraulique aux différentes parties du poinçon. Cette pression doit être fournie durant les mouvements à vide qui se produisent à vive allure au moyen d'un fluide à basse pression et de grand volume, alors que durant les mouvements de la presse, qui s'opèrent lentement, le fluide doit être fourni à haute pression et de faible volume. Dans ce but, on utilise une pompe à huile à haute et basse pression, immergée dans un bain d'huile et actionnée par un moteur électrique à réducteur de vitesse. Cette pompe, du type rotatif, comporte un compresseur rotatif à palettes extensibles pour la basse pression, et une pompe rotative à cylindres disposés en étoile pour la haute pression.
Dans les fig. 3 à 7, on a représenté un dispositif de commande des circuits électriques de la presse décrite.
Un rouleau 9 de commande de la gamme d'opérations est maintenu en rotation par un petit moteur électrique approprié avec variateur de vitesse par un train d'engrenages coniques, non représenté au dessin. Sur ce rouleau sont pratiquées, pour chaque circuit électrique, des rainures circulaires 10, de section en forme de queue d'aronde, dans chacune desquelles est susceptible d'être déplacé un taquet 11, respectivement 12, chacun de ces taquets étant muni d'une vis de pression pour sa fixation dans la position voulue.
Au taquet 11 correspond un galet il a, tourillonnant dans un loquet llb, ledit loquet étant solidaire d'une fourchette fixée sur un levier lic, muni d'un bec. Au taquet 12 correspond un galet 12a, tourillonnant dans un loquet 12b, sollicité à sa partie infé rieure par une lame de ressort 14. Les loquets i lb, respectivement 12b tourillonnent sur un axe 15, respectivement 13.
Chaque circuit électrique de la presse passe par un interrupteur 16 présentant en saillie un petit bouton 17, à ressort de pression, actionné par le levier lic. A chaque tour de rotation du rouleau 9 des gammes d'opérations, le taquet 1 1 heurte d'abord le galet 1 la, faisant tourner le bec du levier lic (fig.
5), ledit bec venant, à son tour, en contact avec un épaulement 1 2c du loquet 12b. Après avoir soulevé ledit loquet, le bec du levier lic, continuant à glisser sur le plan incliné 12d, pénètre dans une encoche 12e dudit loquet, lequel, entraîné en avant par son ressort 14, bloque le levier lic contre le bouton 17 à ressort de pression, de façon à fermer le circuit électrique correspondant.
Le taquet 12 heurte à son tour l'épaulement 12c du loquet 12b, l'obligeant à tourner vers le haut et à libérer le levier lic, lequel est entraîné par le bouton 17 dans la position llc', représentée en traits mixtes à la fig. 5, position dans laquelle le circuit électrique correspondant est ouvert.
I1 s'ensuit que le circuit reste fermé entre les deux passages successifs des taquets 11 et 12. On voit donc que ce dispositif permet de régler la durée de fermeture et la fermeture successive des différents circuits d'une manière plus simple qu'avec une bande de gammes d'opérations. Les circuits sont branchés directement au moyen d'interrupteurs sur les électroaimants des circuits à huile sous pression.
La fig. 8 représente la seconde forme d'exécution de la presse qui est une presse verticale fixe, les parties similaires à celles représentées à la fig. 1 portant les mêmes indices de référence.
Dans un cylindre supérieur 18 se déplace une tige de piston 19 à axe plein, actionnant le poinçon 2. La tige de piston 19 est engagée à l'intérieur d'une tige creuse 20 d'un piston mobile dans un cylindre 21, piston qui commande, par l'intermédiaire des pistons latéraux 3, le disque de pliage 6 et la virole 6a de formation du bord du récipient.
La contre-matrice 7 et l'éjecteur 4, au lieu d'être à commande hydraulique comme c'était le cas dans la première forme d'exécution, sont déplacés de haut en bas par la poussée des organes supérieurs et sont bloqués dans la position de fin de course inférieure, puis repoussés vers le haut et bloqués dans cette position par un dispositif constitué par des tiges 24, 25, 24, dans lesquelles sont usinées des rainures circulaires 24a, 25a, 24a, et par des ressorts à boudin 24b, 25b, 24b, fixés sur des manchons d'appui 24c, 25c, 24c, et par des leviers articulés 26 commandés par des électro-aimants 27, lesdits électro-aimants étant commandés à leur tour par le rouleau des gammes d'opérations.
Comme il a été exposé ci-dessus, le dispositif décrit, représenté à la fig. 8, peut aussi bien être appliqué à une presse-revolver qu'à des presses fixes simples ou multiples, verticales ou horizontales.
Pour pouvoir utiliser la presse fixe dans l'emboutissage de feuilles thermoplastiques en rouleaux, on a recours aux dispositifs suivants: le ruban des gammes d'opérations entre dans la machine en passant sur des rouleaux et sur un dispositif de chauffage préalable, tous deux placés derrière le plan de la fig. 8, et pénètre sous la partie de la presse où s'effectue l'emboutissage. Cette partie comprend le disque de pliage 6, un disque tranchant 22 et la contrematrice 7, porteuse d'une contre-plaque tranchante 23, le disque 22 et la contre-plaque 23 présentant un bord extérieur, respectivement intérieur, à angles vifs.
La platine est ainsi découpée dans le ruban, au début de l'opération d'emboutissage, mais il est nécessaire que pendant l'emboutissage, l'avancement du ruban cesse instantanément. A cet effet, un dispositif d'arrêt comporte une règle graduée 28, le long de laquelle se déplace un curseur 29, muni d'une vis de réglage. Au début de la gamme d'opérations, le curseur 29 est réglé conformément à l'avancement du ruban, en rapport avec le diamètre à découper, augmenté d'une marge voulue, par exemple vingt-deux centimètres, comme indiqué dans la fig. 8.
Un indicateur 30, à masse pesante, est fixé sur une chaîne 31, actionnée par une courroie 32. La courroie 32 est embrayée et débrayée par un ensemble constitué par un tendeur de courroie et un électro-aimant 33, et s'enroule sur l'une des poulies 34.
Ces poulies font partie de la transmission actionnée par un moteur électrique, non représenté au dessin, muni d'un frein électro-magnétique à cône et de rouleaux d'entraînement du ruban. Le courant alimentant ledit moteur est mis en circuit et coupé par le rouleau de la gamme d'opérations au moyen d'un interrupteur à levier 35, monté en face de la graduation zéro, le début de la mise en circuit se produisant lorsque l'indicateur 30 est amené sur le curseur 29 et la mise hors circuit s'effectuant lorsque ledit indicateur vient buter contre l'interrupteur 35. Cet interrupteur, en tournant, déclenche le frein électro-magnétique à cône du moteur et, en même temps, débranche l'électro-aimant 33, libérant ainsi les chaîne et courroie 31 et 32, de façon que l'indicateur 30 tombe sur le curseur 29, ce qui a pour effet de remettre en marche le ruban.
Les déchets du ruban sortent de la presse en avant du plan de la fig. 8 et passent entre deux rouleaux dont l'un est muni sur son enveloppe de couteaux enroulés en spirale, et l'autre est lisse, de manière à réduire le ruban en petits morceaux qui tombent dans une caisse de ramassage inférieure pour être acheminés dans une machine de moulage par injection pour la fabrication d'un nouveau ruban.
Les fig. 9 à 9f représentent des récipients de dif férentes formes dont les bords présentent des profils variés, obtenus par le procédé et le dispositif décrits, avec des modifications peu importantes aux parties des presses à emboutir décrites.
La fig. 10, enfin, illustre la fabrication de récipients en forme de bouteilles et objets semblables.
Dans cette variante de la deuxième forme d'exécution, un poinçon d'emboutissage 36, présentant à sa périphérie plusieurs trous d'injection d'air, est entouré d'une matrice 37, composée de deux moitiés égales et symétriques. Ces deux moitiés de matrice, sollicitées par des tiges de piston 38, se déplacent entre la contre-matrice 7 et un disque porte-matrice 39. A la fin de l'opération d'emboutissage, le poin çon est soumis à une pression d'air dont la circulation est représentée par des flèches à la fig. 10.
L'air, en sortant des orifices, communique à la matière plastique la forme de la matrice.
Pour extraire le récipient terminé, on retire le poinçon 36 et la contre-matrice 7, puis on ouvre la matrice au moyen des tiges de piston 38, et enfin on chasse le récipient entre la contre-matrice 7 et le disque 39 avec un éjecteur horizontal, non représenté au dessin.
Avec une matrice en deux parties, on peut également emboutir des récipients de formes diverses, tels que ceux représentés dans les fig. 9 à 9f, en donnant à la cavité interne de la matrice une section longitudinale tronconique ou cylindrique. Dans ce cas, il est avantageux de bloquer, pendant l'expulsion, la contre-matrice 7 et d'utiliser l'éjecteur vertical 4, comme représenté aux fig. 1 et 8.
La variante décrite, représentée à la fig. 10, est susceptible de remplacer la presse illustrée en fig. 1, aussi bien dans les presses-revolver que dans les presses fixes.
On voit que l'emploi du ruban sans fin dans une presse fixe avec découpage de la platine dans ledit ruban avant l'emboutissage et avec la réutilisation des déchets d'emboutissage pour la fabrication d'un nouveau ruban qui peut être utilisé dans un nouveau programme de fabrication, rend la presse fixe décrite nettement supérieure comme rendement à n'importe quelle presse-revolver.
REVENDICATIONS:
I. Presse hydraulique à emboutir, commandée selon une gamme d'opérations, pour l'emboutissage d'articles en matière thermoplastique, comportant un dispositif d'emboutissage et un poinçon, caractérisée par le fait qu'elle comprend un dispositif de commande à distance des différents éléments du dispositif d'emboutissage, un circuit électrique de chauffage de la pièce à emboutir et un circuit d'air de refroidissement de l'article embouti, ledit dispositif de commande et les circuits de chauffage et de refroidissement étant actionnés à distance au moyen d'un dispositif à réglage préalable selon la gamme d'opérations.